Uusi tietoturvallinen skaalautuva pilvipalvelu tieteelliseen laskentaan

Uusi pilvi-infrastruktuuri tukee Euroopan hiukkastutkimuskeskuksessa Cernissä Large Hadron Collider (LHC) -hiukkastörmäyttimen CMS (Compact Muon Solenoid) -kokeen keräämän datan analyysiä hajautetussa pilviympäristössä. Tiedon tehokas kerääminen, tallennus ja analyysi ovat LHC-tutkimuksen keskeisiä vaatimuksia, sillä Cernin CMS-koe käsittää 150 miljoonaa mittauskanavaa, ja se kerää dataa protonien törmäyksistä 40 miljoonaa kertaa sekunnissa.

Cernin CMS-kokeen datan analyysikehikko on alun perin kehitetty hajautettujen grid-teknologioiden avulla, ja siitä on muodostunut monimutkainen ohjelmistoarkkitehtuuri. Suomalaisvetoinen tutkimusryhmä etsi kevyempää työskentelytapaa ja kehitti ratkaisun, jossa perinteinen grid-ohjelmisto tuotiin moderniin pilviympäristöön. Ratkaisua varten otettiin käyttöön myös uusi tietoturvallinen tapa hallita virtuaalikoneiden yhteyksiä.

- Järjestelmää on kehitetty ja testattu yli kaksi vuotta, ja se on nyt saatu toimivaksi ja tuotantovalmiiksi Cernissä kerätyn datan analysointiin, sanoo Helsingin yliopiston fysiikan professori Paula Eerola, joka johtaa suomalaisten tutkijoiden osuutta CMS-kokeessa Cernissä, Genevessä.

Suurenergiafysiikan laskentaa avoimella lähdekoodilla skaalautuvin resurssein

Uusi tietoturvallinen suurenergiafysiikan pilvi-infrastruktuuri rakentuu avoimen lähdekoodin komponenttien varaan ja perustuu OpenStack-alustan mahdollistaman laskennan, verkon ja tallennuksen virtualisointiin. OpenStack on suosittu avoimen lähdekoodin pilvialusta, joka mahdollistaa skaalautuvat palvelut.

Pilvi-infrastruktuuri on hybridiratkaisu, joka yhdistää grid- ja pilvimallien toiminnalliset ominaisuudet.

- Ratkaisumme mahdollistaa grid-työkuorman joustavan käsittelyn sekä sisäisessä että julkisessa pilvessä. Ja sitten se on vielä skaalautuva, eli kapasiteettia on riittävästi, sanoo tietojenkäsittelytieteen professori Sasu Tarkoma Helsingin yliopistosta.

Järjestelmän tarjoama virtuaalikoneiden välinen tietoturva pohjautuu Tietotekniikan tutkimuslaitos HIIT:in yhteistyössä Ericsson Research Finland:in kanssa toteuttamaan Host Identity Protocol -protokollaan, joka käyttää kryptografiseen nimiavaruuteen perustuvia virtuaalisia osoitteita.

Kehitetty järjestelmä on tuotantokäytössä CSC - Tieteen tietotekniikan keskuksen Pouta-pilvipalvelussa. Se tukee suurenergiafysiikan tutkimusta ja mahdollistaa nopean skaalautumisen työkuorman kasvaessa. Järjestelmän ansiosta fyysisen laskentainfrastruktuurin rajoitteita voidaan kiertää ottamalla käyttöön uusia ulkopuolisia pilviresursseja ajon aikana.

Odotettavissa on, että uusi järjestelmä otetaan käyttöön myös muilla isojen aineistojen tieteellisen laskennan alueilla, joissa tarvitaan skaalautuvaa ja tietoturvallista datan käsittelyä ja analyysiä.

Lähde:

L. Osmani, S. Toor, M. Komu, M. Kortelainen, T. Linden, J. White, R. H. Khan, P. Eerola, S.Tarkoma.  Secure Cloud Connectivity for Scientific Applications. IEEE Transactions on Services Computing, Special Issue on Cloud Services Meet Big Data, 2015.

http://ieeexplore.ieee.org/xpls/abs_all.jsp?arnumber=7208868&tag=1

Lisätiedot:

Professori Sasu Tarkoma ja professori Paula Eerola johtivat Suomen Akatemian rahoittamaa tutkimusprojektia Datacenter Indirection Infrastructure for High Energy Physics (DII-HEP).

Virtual Infrastructure for CERN CMS data analysis https://www.cs.helsinki.fi/group/nodes/cern-cms/

Yhteystiedot:

Professori Paula Eerola, Helsingin yliopisto, fysiikan laitos, ja Fysiikan tutkimuslaitos, 050 317 5600, paula.eerola@helsinki.fi

Professori Sasu Tarkoma, Helsingin yliopisto, tietojenkäsittelytieteen laitos, 040 506 2163, sasu.tarkoma@helsinki.fi

Ystävällisin terveisin
Minna Meriläinen-Tenhu, 050 415 0316, @MinnaMeriTenhu